城市综合能源系统韧性评估与提升综述

极端扰动事故下,城市综合能源系统易发生大量元件同时故障的严重事故,严重威胁城市综合能源系统供能的安全性和可靠性.韧性是用于描述系统抵御扰动并快速恢复到正常运行状态的能力,因此,准确的韧性评估和有效的韧性提升措施是增强城市综合能源系统抵御供能中断能力的重要手段.在简述了城市综合能源系统韧性的定义和城市综合能源系统韧性的影...     

计及不确定性的综合能源系统运行效益综合评估方法

在能源互联背景下,多能互补、协同供应的综合性能源系统(Integrated Energy System,IES)将成为未来能源系统的主要形态。对综合能源系统进行运行效益综合评估,可为综合能源系统各参与主体的规划决策和运行调度提供重要判据,对引导综合能源系统高效稳定运行和有序、可持续发展具有重要意义。文章面向未来能源系统运行的低碳环境,考虑可再生能源出力波动、分布式供能设备随机故障等多种不确定因素,计及电、气、热网特性,构建了含系统运行经济性及可靠性、可再生能源消纳、环境效益等指标的综合能源系统运行效益评估体系。通过综合利用混合蒙特卡洛抽样和最优能流模拟,对RTS79-40节点综合能源测试系统进行计算分析。相关仿真结果验证了所提出方法的可行性和有效性。据此给出了不同场景下综合能源系统规划设计须重点关注的问题和分布式供能系统的配置建议。     

区域级综合能源系统多能耦合优化研究

综合能源系统是未来能源消费方式的重要发展方向,按照不同能源品味的高低进行综合互补利用,以取得最合理的能源利用效果和经济环保效益显得至关重要。从功能模块、子系统、区域级综合能源系统三个层级进行模型构建,在合理配置多种功能模块的基础上进行各子系统和综合能源系统的能量平衡计算,建立能耗目标、经济目标、环保目标三种单一目标以及由此任意组合得到的多目标评价指标,制定多能耦合优化策略,实现综合能源系统设计中的方案配置优化。     

计及前瞻风险的综合能源系统低碳经济调度优化

针对可再生能源波动性给综合能源系统（IES）稳定运行带来的巨大挑战，提出一种考虑前瞻风险和经济环境效益的IES调度优化方法。以系统运行成本、污染排放最小为目标，通过蒙特卡洛法生成风光及负荷不确定性概率场景，运用负荷损失值分析不确定性因素潜在风险规模，基于条件风险价值理论控制系统运行风险，引入综合需求响应规划降低运营成本，通过模糊决策算法获得最优方案。算例分析表明：该方案在完成低碳经济调度目标下，实现系统可靠运行且兼具灵活性，提升系统经济环境效益。     

考虑热惯性的居民楼宇综合能源系统日前运行优化

针对居民楼宇中部分热负荷的热惯性特征,提出了一种考虑热惯性的居民楼宇综合能源系统日前运行优化方法。首先,建立了居民楼宇综合能源系统的典型结构和数学模型,探究能源供给、转换、分配、存储的机理;其次,基于线性能量平衡法,采用微分方程描述楼宇制冷采暖系统和生活热水系统的热惯性特征,并将上述方程差分化;再次,以综合成本最小为目标,考虑购能约束、功率平衡约束、热惯性约束、备用容量约束等,建立日前运行优化模型,并将上述模型转化为混合整数二次规划,通过Yalmip调用Cplex求解;最后,通过实际算例分析热惯性对居民楼宇综合能源系统运行优化的影响。结果表明,利用热惯性能够对冷热负荷进行平移或削减,从而降低运行成本。     

计及储能效益的综合能源系统利益分配机制研究

合理的利益分配机制能保障储能收益,激发储能参与辅助服务的动力,提升新能源消纳率。以综合能源系统参与主体为研究对象,以传统Shapley值法分配策略为基础,引入风险分摊、投入程度、协作优化、环境污染4类主体价值标签,构建云重心法修正的Shapely值法利益分配模型,量化联盟主体的贡献和价值并分配利益。算例分析表明,所提模型可实现各主体对综合能源系统的综合贡献水平与利益分配的精准匹配,提升投资者投资储能的积极性。     

多场景下区域综合能源系统的优化运行

该文构建含风、光、气、网联合供电、供热(冷)的综合能源系统调度模型,调度模型以综合能源系统成本最小为目标函数,以供电平衡、供热(冷)平衡及微型燃气轮机运行等为约束条件。根据"以热定电"与"以电定热"模式在夏冬季节的运行设定4种场景,分别运用布谷鸟搜索算法对4种场景下的调度模型进行求解,得到在4种场景下区域综合能源系统各参与方的出力,并对比分析4种场景下区域综合能源系统的运行成本。最后,采用传统的粒子群算法、遗传算法对模型进行求解,并与布谷鸟搜索算法所求结果进行对比分析。仿真结果验证了所提模型和算法的有效性及优越性,得到更适合的运行策略,为区域综合能源系统的经济调度提供了新的方法和途径。     

计及多能转化效率的区域综合能源系统协同优化模型研究

园区能源应用过程中会出现单一能源系统在各类型能源之间的利用效率低和运营成本高等问题,亟待构建一套考虑P2G设备、CCHP联供设备和电制冷机等多源系统的综合能源系统。基于设计的综合能源系统多源协同优化运行结构,设定多个优化目标函数,包括投资收益率最大化、碳减排率最大化和弃能率最小化,采用多目标粒子群求解算法对模型进行求解。算例结果表明：当多能能源转换设备参与系统中进行协同运行时,会造成机组的折旧成本不断增加,从而导致园区综合能源系统的净效益有一定的增加;电转换设备能够有效降低弃能量,提高了碳减排率。     

多区域综合能源系统互联下的共享储能容量优化配置

为有效提高多个区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)的能源利用率,同时合理配置储能系统的容量,提出一种多RIES互联下的共享储能系统容量优化配置模型.首先,介绍了共享储能背景下多RIES运行框架,分析了共享储能系统的运行模式.其次,针对一类包含热电联产机组与热泵...     

计及设备时变性的园区综合能源系统能效模型

根据园区综合能源系统的典型结构特征,结合园区运行过程中的不确定因素,建立了计及运行工况变化的设备可靠性概率模型,克服了现有模型单独、割裂分析设备运行特征的缺陷;然后,在能量流模型的基础上引入工况因子,建立了PIES能效模型,有效度量了实际能量转换概率,实现园区综合能源系统的节能经济目标。最后,以西北地区某实际大型油田作业生产区为例进行验证,证明了本文所提模型的合理性和有效性。     

计及负荷聚合商的综合能源系统双层主从博弈运行优化

随着综合能源系统（Integrated Energy System,IES）的兴起,传统的需求响应逐渐转变为综合需求响应（Integrated Demand Response,IDR）。如何在综合能源系统中建立涉及综合能源用户与负荷聚合商（Load Aggregator,LA）的多方利益主体运行机制和价格策略,是将负荷聚合商引入综合能源市场的首要问题。文章考虑两类需求响应类型,建立了综合能源系统、负荷聚合商和用户三者之间的运行优化机制和交易策略模型,并将其表达为双层主从博弈模型;提出了分布式组合求解算法,在三者不断交互的博弈过程中,实现三者利益均衡。考虑负荷聚合商是否实施电力辅助服务及综合需求响应,建立了3种情景,比较不同情景下综合需求响应策略、能源定价策略及能源交互策略。结果表明,文章所提出的负荷聚合商参与综合需求响应的运行机制有效地发挥了需求响应资源的作用,双层主从博弈模型的引入保证了该机制长久运行,为未来综合能源系统的发展提供了新思路。     

计及需求侧灵活资源的综合能源系统合作博弈优化运行

综合能源系统能够提高能源的综合利用效率,是能源领域未来的发展趋势。为了充分发挥需求侧灵活资源对综合能源系统运行的优化作用,提出一种计及需求侧灵活资源的综合能源系统合作博弈优化运行方法。首先,构建综合能源系统的需求侧灵活资源运行模型,包括综合需求响应和多类型储能设备;接着,考虑多个综合能源系统间的电能交易合作,以合作联盟效益最大化为目标函数,构建计及需求侧灵活资源的综合能源系统合作博弈优化运行模型;然后,运用数学方法对所提模型进行两阶段等效转换,使其易于求解;最后,通过算例分析验证了所提模型能够充分发挥需求侧灵活资源的优势,提高综合能源系统的运行经济性。     

计及(火用)分析的综合能源系统多目标优化调度

建立综合能源系统优化调度模型并进行高效求解有利于可再生能源的开发利用,发掘综合能源系统降本增效的潜力。针对含光伏发电的综合能源系统,以系统■效率倒数最小和总运行成本最小为目标,结合电-热-冷综合需求响应模型和运行约束,构建综合能源系统多目标运行模型。针对模型中存在的非凸非线性项进行等价线性转化处理,将问题由多目标混合整数线性分式规划等价转换为多目标混合整数线性规划,进一步采用ε约束法将其转换为一系列单目标混合整数线性规划问题进行高效求解获得帕累托Pareto前沿,并采用TOPSIS法进行决策。算例仿真表明,所建立的含光伏发电的综合能源系统能提升系统运行灵活性,相比于单目标运行,计及■分析的综合能源系统多目标优化调度能够实现系统运行成本和效率的折衷。     

考虑分布式风电接入下的区域综合能源系统多元储能双层优化配置研究

多元储能技术已在区域综合能源系统中应用,配置多元储能装置有望提升区域综合能源系统的经济效益。文章搭建了区域综合能源系统的基本网架结构,建立了微型燃气轮机、燃气锅炉、分布式风电和多元储能装置的数学模型和考虑多能互补的多元储能双层规划配置模型;模型上层以最小化多元储能综合投资成本为目标,下层以综合系统年运行费用最低为目标,同时涉及了网损成本,以上层所求的多元储能容量为约束条件。在规划求解过程中,引入了二阶锥松弛技术对模型的电网潮流约束进行凸化松弛,同时采用分段线性化方法处理天然气网管道流量约束,将原模型转化为混合整数规划问题。文章在IEEE33节点系统和改进后的6节点天然气系统中进行了算例分析,其结果证明了多元储能技术能在一定程度上提升区域综合能源系统的经济性,验证了模型的有效性。     

计及碳交易和源-荷侧资源的综合能源系统低碳经济优化

“双碳”目标下,综合能源系统多种能源进行融合,对推动电力行业低碳化具有重要意义。为了进一步提高IES的环保性,该文提出一种计及碳交易和源-荷侧资源的综合能源系统低碳经济优化调度模型。首先,从源侧引入光热电站充当热电联产机组;其次,根据负荷侧电能和热能的传输性质不同,分别采用价格型需求响应和考虑供热系统热惯性和模糊性的热负荷需求响应模型;然后,通过引入阶梯式碳交易机制,构建包含P2G装置的碳排放成本模型;最后,以运行成本、碳交易成本、弃风弃光惩罚成本最小为目标函数,建立综合能源系统低碳经济优化模型;通过设置4个场景进行仿真分析,综合考虑CSP电站、综合需求响应和阶梯式碳交易机制后能够使系统外购成本、碳排放量和弃风弃光率分别减少25.65%、14.36%和21.54%,验证了所提模型的有效性。     

面向电-气-热综合能源系统的恢复力研究现状与展望

构建综合能源系统有利于推动能源转型、助力实现双碳目标。针对可再生能源的不确定性以及不同能源系统间的耦合性的特点,提出一系列提升综合能源系统的恢复力的方法。首先,对电-气-热综合能源系统耦合性对恢复力带来的影响进行分析;然后,对综合能源系统恢复力建模包含内容、综合能源系统恢复力评估方法和综合能源系统恢复力提升策略进行总结;最后,对电-气-热综合能源系统背景下恢复力研究现存的问题和未来的发展方向做出展望。     

基于需求侧用户响应分析的电-气-热综合能源系统低碳经济调度

在低碳经济的背景下，为充分发挥供需双侧的互动潜力，提出一种考虑综合需求响应（IDR）和碳交易的电-气-热综合能源系统（EGH-IES）双层低碳经济调度模型。首先，提出考虑多能负荷自身特性、耦合特性和反弹效应的IDR模型和用户权衡经济效益、响应方式和用能偏好的综合效益模型。基于此，建立上层模型为引入奖惩阶梯型碳交易机制的EGHIES低碳经济调度，下层模型为IDR策略的双层优化调度模型。然后，通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件、对偶定理和线性化方法将双层模型转换为混合整数线性规划问题进行求解。最后，算例分析表明，综合考虑碳交易和多元负荷特性能促进供需双侧的联合优化，充分发挥EGH-IES的经济低碳性。     

计及气体成分变化的电-气-热综合能源系统能量流计算方法

为实现“双碳”目标,缓解环境压力,综合能源系统(integrated energy system,IES)已成为能源转型的重要发展方向之一。考虑到电转气(power-to-gas,P2G)技术引入的氢气、合成天然气等多类型供气源混合的问题,传统的IES能量流计算已无法确定混合后的燃气品质是否达标,无法量化其对IES中的节点压力、电压等参数影响。为此,提出了一种计及气体成分变化的电-气-热综合能源系统能量流计算方法。首先,将气体相对密度和热值建模为迭代变量,给出了混合气体的相对密度和热值的节点偏差方程及求解流程,为IES中多种供气源及其混合问题提供了通用模型;其次,提出了扩展牛顿-拉夫逊求解方法,给出反映耦合关系的扩展雅可比矩阵,以实现更全面的能量流结果评估和运行分析;最后,通过算例验证了所提模型和方法可有效反映气体成分变化对耦合系统的影响。